高中物理人教版1第一章靜電場第9節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動 市獲獎

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動（滿分100分，45分鐘完成）班級_______姓名_______目的要求： 1．了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動──只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動； 2．了解初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動──類平拋運(yùn)動； 3．了解示波管的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。第Ⅰ卷(選擇題共48分)選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，至少有一個選項(xiàng)正確，選對的得6分，對而不全得3分。選錯或不選的得0分。1．下列帶電粒子均從初速為零的狀態(tài)開始在電場力作用下做加速運(yùn)動，經(jīng)過相同的電勢差U后，哪個粒子獲得的速度最大 （） A．質(zhì)子 B．氘核 C．α粒子 D．鈉離子2．對公式的適用條件，下列說法中正確的是 （） A．只適用于勻強(qiáng)電場中，v0＝0的帶電粒子被加速 B．只適用于勻強(qiáng)電場中，粒子運(yùn)動方向與場強(qiáng)方向平行的情況 C．只適用于勻強(qiáng)電場中，粒子運(yùn)動方向與場強(qiáng)方向垂直的情況 D．適用于任何電場中，v0＝0的帶電粒子被加速3．讓原來靜止的氫核、氘核和氚核的混合物通過同一加速電場相同電壓加速后，這些核將具有 （） A．相同的速度 B．相同的動能 C．相同的動量 D．以上都不相同4．如圖1所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時速度為v，保持兩板間電壓不變，則 （）AB圖1A．當(dāng)增大兩板間距離時，vAB圖1 B．當(dāng)減小兩板間距離時，v增大 C．當(dāng)改變兩板間距離時，v不變 D．當(dāng)增大兩板間距離時，電子在兩板間運(yùn)動的時間也增大5．電子以初速度v0沿垂直場強(qiáng)方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場中，現(xiàn)增大兩板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行板間，則電子穿越平行板所需要的時間 （） A．隨電壓的增大而減小 B．隨電壓的增大而增大 C．若加大兩板間距離，時間將減小 D．與電壓及兩板間距離均無關(guān)6．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時（除電場力外不計其他力的作用） （） A．電勢能增加，動能增加 B．電勢能減小，動能增加 C．動能和電勢能都不變 D．上述結(jié)論都不正確7．一帶電粒子在電場中只受電場力作用時，它可能出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)是 （） A．勻速直線運(yùn)動 B．勻加速直線運(yùn)動 C．勻變速曲線運(yùn)動 D．勻速圓周運(yùn)動b圖2加速電場偏轉(zhuǎn)電場熒光屏POa8．如圖2所示，是示波器的原理示意圖。電子經(jīng)電壓為U1的加速電場加速后，進(jìn)入電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場，離開偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)。Pb圖2加速電場偏轉(zhuǎn)電場熒光屏POa A．提高加速電壓U1 B．增加偏轉(zhuǎn)極板a、b的長度 C．增大偏轉(zhuǎn)極板與熒光屏的距離 D．減小偏轉(zhuǎn)極板間的距離第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。QBA·+·圖39．如圖3所示，在點(diǎn)電荷＋Q形成的電場中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和α粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時，它們的速度大小之比是QBA·+·圖310．兩平行金屬板間的電壓為U，兩板間距為d，一質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，離開電場時，偏轉(zhuǎn)距離為，那么帶電粒子離開電場時的動能為_____________________（粒子重力不計）。11．一個氫離子以速度v垂直電場方向飛入平行板電容器的兩板間，它飛離電場時的偏轉(zhuǎn)距離為d。如果換成一個兩價氦離子以速度2v沿同樣的方向飛入該電場，則飛離電場時的偏轉(zhuǎn)距離為___________。圖5圖412．如圖4所示，在真空室中有兩個水平的金屬板，板間的距離為h，有一質(zhì)量為m的小油滴，帶電量為q，自上極板的下表面處由靜止開始自由下落，當(dāng)它運(yùn)動到兩極板間距離的中點(diǎn)時，給兩極板加電壓U，使電荷受到向上的力。當(dāng)電壓等于___________V時，才能使小油滴在剛好接近下極板時，開始向上運(yùn)動。圖5圖413．如圖5所示，帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間，距下板0.8cm，兩板間的電勢差為300V。如果兩板間電勢差減小到60V，則帶電小球運(yùn)動到極板上需用時___________s。三、計算題：本大題共2小題，計27分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。14．（12分）一質(zhì)量為m＝×10－15kg、電量為q＝×10－9C的帶正電質(zhì)點(diǎn)（不計重力作用），以v0＝×104m/s的初速度垂直于電場方向從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場區(qū)域，并從b點(diǎn)離開電場區(qū)域，離開電場區(qū)域時的速度為v （1）電場中a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab； （2）帶電質(zhì)點(diǎn)離開電場時的速度在電場方向上的分量。15．（15分）質(zhì)子和α粒子從靜止開始，經(jīng)過同一電壓加速后，再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場。試證明兩粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向的位移相同。第9節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動參考答案一、選擇題：1．【答案】A【點(diǎn)撥】設(shè)粒子的質(zhì)量為m，末速度為，帶電量為q，則可以根據(jù)動能定理qU＝mv2，可得加速終了時粒子的速度v＝，從上式中不難看出，粒子在加速終了時的速度大小決定于帶電粒子的比荷，對題中各粒子來講，比荷最大的是質(zhì)子，A正確。2．【答案】D【點(diǎn)撥】對于題給公式，是對于初速為零的情況推導(dǎo)出來的，又電場力做功僅決定于帶電粒子在場中的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個位置電勢的差值，和電場是勻強(qiáng)電場還是非勻強(qiáng)電場無關(guān)，D正確。3．【答案】B【點(diǎn)撥】幾種粒子帶有相同的電荷數(shù)，經(jīng)相同電壓加速，電場力做功相等，所以原來靜止的粒子加速后具有相同的動能，B正確。4．【答案】CD【點(diǎn)撥】兩板間電壓不變，電子從A運(yùn)動到B板電場力做功始終不變，所以到達(dá)B板的速度v不變，A、B錯誤，C正確；當(dāng)增大兩板間距離時，運(yùn)動的距離變大，初末速度都沒有改變，所以時間增大，D正確。5．【答案】D【點(diǎn)撥】電子在平行板間做類平拋運(yùn)動，運(yùn)動的時間等于沿初速度方向做勻速運(yùn)動的時間，因?yàn)樗剿俣炔蛔?，所以電子穿越平行板所需要的時間與電壓及兩極板間的距離均無關(guān)，D正確。6．【答案】B【點(diǎn)撥】帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，電場力做正功，電勢能減小，動能增加，B正確。7．【答案】BCD【點(diǎn)撥】因題目條件中帶電粒子只受電場力作用，故不可能做勻速直線運(yùn)動；若設(shè)帶電粒子初速度為零或初速度方向與所受電場力方向相同，且電場為勻強(qiáng)電場，則粒子的運(yùn)動為勻加速直線運(yùn)動；若帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，且速度方向與場強(qiáng)方向不在一條直線上，則粒子做勻變速曲線運(yùn)動；若帶電粒子在點(diǎn)電荷形成的電場中受到指向點(diǎn)電荷的電場力，且速度方向與電場力方向垂直，則粒子做勻速圓周運(yùn)動。另外，帶電粒子在等量異性電荷連線的中垂面上亦有可能做勻速圓周運(yùn)動。8．【答案】BCD【點(diǎn)撥】電子經(jīng)加速、偏轉(zhuǎn)飛出電場時偏轉(zhuǎn)角的正切計算公式為：。帶電粒子離開電場后，速度的反向延長線交于極板的中點(diǎn)?？傻脝挝黄D(zhuǎn)電壓U2引起的偏轉(zhuǎn)距離與成正比。所以一定能提高靈敏度的情況是l變大、U1變小、d變小，另外還可以增大偏轉(zhuǎn)極板與熒光屏的距離，B、C、D正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：9．【答案】∶1【點(diǎn)撥】質(zhì)子和α粒子都是正離子，從A點(diǎn)釋放將要受到電場力作用加速運(yùn)動到B點(diǎn)。設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢差為U，由動能定理：，可以算出答案為∶1。10．【答案】【點(diǎn)撥】直接由動能定理得EK＝＝。11．【答案】【點(diǎn)撥】偏轉(zhuǎn)的側(cè)位移y＝at2＝，則有y∝，求得。12．【答案】【點(diǎn)撥】油滴從上極板到下極板整個運(yùn)動過程ΔEk＝0，對全過程應(yīng)用動能定理得：mgh－q＝0，解得：U＝。13．【答案】×10－2s【點(diǎn)撥】取帶電小球?yàn)檠芯繉ο?，設(shè)它的電荷量為q，帶電小球受重力mg和向上的電場力qE的作用。當(dāng)U1＝300V時，小球平衡：mg＝q；當(dāng)U2＝60V時，重力大于電場力，帶電小球向下板做勻加速直線運(yùn)動。mg－q＝ma，又h＝at2，得：t＝s＝×10－2s。三、計算題：14．【答案】（1）×102V；（2）×104【解析】（1）只有電場力做功，由動能定理得：解得：＝×102V。（2）＝×104m15．【答案】（見證明